基于反电动势滑模观测器的异步电机矢量控制

为提高异步电机无速度传感器控制参数鲁棒性,同时减小滑模抖振,研究了一种基于反电动势高阶滑模观测器的异步电机速度观测和矢量定向方案。在对异步电机数学模型变换的基础上,通过非奇异终端滑模观测器的设计,实现了对反电动势的准确观测。据此设计了转速适应率,实现了转速观测,并由反电动势和转子磁链之间的故有相位关系,实现了转子磁场的直接定向。该方案的突出优势在于其较强的参数鲁棒性:一方面,其矢量定向的准确性不受转子电阻这一易变参数的影响;另一方面,转子电阻的变化对速度观测精确度的影响较小。同时高阶滑模观测器的设计有效地抑制了滑模抖振,提高了观测精确度。仿真结果验证了该方案的有效性,展示了其较强的参数鲁棒性。     

一种用于无速度传感器异步电机控制的自适应滑模观测器

研究了一种用于异步电机控制的自适应滑模观测器。该观测器由两个滑模电流观测器、转子磁链观测器和速度估计部分组成。转子磁链观测器以两个电流观测器和速度观测器的输出作为输入,估计转速反馈到第二个电流观测器和转子磁链观测器。采用Lyapunov理论和Popov超稳定性理论对该方法的稳定性进行验证。该观测器具有设计新颖、对参数变化具有很强的鲁棒性等特点。通过Simulink仿真验证了该观测器的有效性。     

新型自适应速度观测器在矢量控制中的应用

实现高性能矢量控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的转子磁链。将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中,取代了传统的积分器。理论证明,该系统是超稳定系统。仿真表明,该方案电机磁链观测精度高,电机参数鲁棒性好,同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好,收敛速度快,使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统以1.1kW异步电机为控制对象,并采用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。     

新型自适应速度观测器在矢量控制中的应用

实现高性能矢量控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的转子磁链。将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中，取代了传统的积分器。理论证明，该系统是超稳定系统。仿真表明，该方案电机磁链观测精度高，电机参数鲁棒性好，同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好，收敛速度快，使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统以1．1kW异步电机为控制对象，并采用MATLAB／Simulink软件对系统进行了仿真。     

基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测

矢量控制的关键在于转子磁链定向。针对异步电机矢量控制中磁链观测问题,设计了一种基于全阶状态滑模观测器的增强型转子磁链观测方案。该方案将全阶磁链观测器和滑模观测器结合起来对异步电机定子电流和转子磁链同时进行实时跟踪观测,从而获得较为准确的转子磁链观测,进而提高矢量控制时磁场定向的准确性以及矢量控制的性能。研究表明该方案不仅算法简单,而且具有较强的参数鲁棒性以及较好的稳定性。仿真结果证明了该方案的分析和设计。     

基于磁链与负载观测器的异步电机反步滑模控制

针对参数摄动及负载转矩未知且变化会影响异步电机速度控制的问题,设计了一种改进型指数趋近律的滑模转子磁链观测器,用于估算电机转子磁通值,同时将磁通观测值用于负载转矩的估计。引入磁链误差、转速误差,通过反步滑模控制算法,将转子磁通与负载转矩的观测值用于异步电机控制。在转子电阻摄动与负载转矩未知且变化的情况下,将该控制策略与自适应反步控制方法进行实验结果对比。实验结果表明,该控制策略的响应速度快且跟踪精度高,提高了异步电机速度控制系统的抗干扰性能。最后,提出一种转速软给定方法,实验表明该方法能有效抑制转速变化时刻定子电流与电磁转矩的急剧增加,进一步改善了电机系统的性能。     

基于自适应观测器的感应电机转速估计方法研究

介绍了一种能在线补偿定转子电阻的基于自适应观测器的感应电机转速估计方法.该转速估计方法只需检测定子电压电流作为输入,利用观测器观测出转子磁链和定子电流,并利用定子电流误差和转子磁链观测值辨识出转速、定子电阻和转子电阻,并反馈于观测器,确保电机转速估计对参数变化的鲁棒性.仿真及实验结果表明,此方法估计的速度能应用于无速度传感器矢量控制系统,并具有较好的辨识精度和鲁棒性.     

一种用于无速度传感器异步电机控制的自适应滑模观测器

研究了一种用于异步电机控制的白适应滑模观测器。该观测器由两个滑模电流观测器、转子磁链观测器和速度估计部分组成。转子磁链观测器以两个电流观测器和速度观测器的输出作为输入,估计转速反馈到第二个电流观测器和转子磁链观测器。采用Lyapunov理论和Popov超稳定性理论对该方法的稳定性进行验证。该观测器具有设计新颖、对参数变化具有很强的鲁棒性等特点。通过Simulink仿真验证了该观测器的有效性。     

基于滑模磁链观测器的感应电机模型预测控制

感应电机模型预测控制通过系统状态预测的方法,利用设计好的目标函数直接控制磁链和转矩。该方案易于实现多变量控制和处理非线性约束,但因为预测过程需要使用电机的真实磁链,所以对磁链观测的精度有很高的要求,以滑模磁链观测器替代传统的电流模型和电压模型磁链观测器可大大提高该方案的控制性能。常规的滑模磁链观测器依据电流观测误差设计滑模控制函数,在实现对转子电阻变化的高鲁棒性的同时也引入了定子电阻变化的影响。文章中提出一种基于磁链观测误差的滑模控制函数设计方法,对滑模观测器的性能进行改进。因为磁链的真实值无法直接获取,磁链误差值以近似计算的方式得到。通过仿真和物理实验验证了该方案对电机参数变化的高鲁棒性。     

基于二阶滑模观测器的感应电机转子磁链观测

实现矢量控制的基础是准确获得转速和转子磁链信息,本文提出了一种基于二阶滑模观测器的转子磁链观测方法。将构造的滑模观测器作为模型参考自适应系统(MRAS)的参考模型,将磁链的电流模型改造为该中间变量的可调模型,且其可调量为转速变量,进而构造出MRAS,实现对转速的观测。在此基础上,完成转子磁链的计算,并得到转子磁链角度,实现基于直接磁场定向的感应电机矢量控制。中间量的构造有效避免了传统MRAS中的纯积分问题,便于算法的实施;二阶滑模观测器有效地削弱了一阶滑模观测器存在的抖振扰动,并且参数具有较强的鲁棒性。仿真结果表明该转子磁链观测器具有较高的观测精度,且对外部扰动和转子电阻变化具有较强的鲁棒性,提高了系统的动稳态性能。     

一种异步电机无速度传感器间接磁场定向控制策略

针对无速度传感器异步电机,提出了一种新的滑模磁通和速度观测方法。实际电流和观测电流之间的误差收敛到零,保证磁通观测器的精确性。根据估计的定子电流和转子磁链来估计转子的转速和转子时间常数。估计的转子时间常数用于滑模计算和观测器结构中,估计的转速用来作为转速调节的反馈。仿真结果证明所提出的速度估算方法有效以及所提出的观测器结构具有鲁棒性。     

Adaptive sliding mode observer for induction motor using two-time-scale approach

This paper presents an original method for the design of a robust adaptive sliding mode current and flux observer for induction motor drive using two-time-scale approach. This approach, based on the singular perturbation theory, decomposes the original system of the observer error dynamics into separate slow and fast subsystems of lower dimensions and permits a simple design and sequential determination of the observer gains. For the proposed observer, the rotor speed signal is assumed to be available. The stator currents and rotor flux are observed on the stationary reference frame using sliding mode concept, and the adaptive rotor time-constant is derived from Lyapunov stability theory using measured and estimated currents and estimated rotor flux. The control algorithm is based on the indirect field-oriented sliding mode control to keep the machine field oriented. The control-observer scheme seeks to provide asymptotic tracking of speed and rotor flux in spite of the presence of an uncertain load torque and unknown value of the rotor resistance. The effectiveness of this control algorithm has been successfully verified through computer simulations.     

新型异步电动机滑模变结构速度观测器的研究

提出了一种新型异步电动机滑模变结构速度观测器,利用定子电流计算值与实际值的偏差来计算电动机的转速.该观测器由转子磁链观测、定子电流计算和滑模控制器3部分组成,其中转子磁链观测部分采用改进的电压模型,有效解决了传统电压模型固有的直流偏置误差和初始值积分误差问题,实现磁链的准确观测.最后,结合异步电动机无速度传感器的矢量控...     

感应电机滑模观测器矢量控制系统研究

研究了一种基于滑模观测器的感应电机无速度传感器矢量控制技术。根据感应电机两相α-β静止坐标系下数学模型的特点,设计了一种电流型滑模观测器。利用李亚普诺夫稳定定理,分析和证明了此观测器的稳定性,并在此观测器的基础上,根据等效控制的概念,估算了电机转子磁链和转速。仿真结果表明,基于滑模观测器的感应电机无速度传感器矢量控制技术对于电机启动和突加负载转矩时均能呈现很好的调速性能。     

A robust sliding mode flux and speed observer for speed sensorless control of an indirect field oriented induction motor drives

In this paper a new sliding mode flux and speed observer is proposed for indirect field oriented induction motor drive system. The error between the actual and observed currents converges to zero, which guarantees the accuracy of the flux observer. The rotor speed and the rotor time constant are estimated based on the estimated stator currents and rotor flux. The estimated rotor time constant is used in slip calculation and observer structures and the estimated speed is used as feedback to the speed regulation. Computer simulation and experimental results of the speed control verify the validity of the proposed speed estimation algorithm. The experimental results show the robustness and performance of the proposed observer structure. Experimental results have been realized without load, with load and with external disturbances.     

Robust direct torque and flux control of adjustable speed sensorless induction machine drive based on space vector modulation using a PI predictive controller

A Direct torque and flux control design for a sensorless induction motor, following a Lyapunov-based stator flux observer is presented. In this control scheme, the torque error signal and the amplitude of the stator flux reference vector are delivered to a PI predictive controller. The predictive controller also uses information on the amplitude and position of the actual stator flux vector and measured stator currents to determine the voltage command vector for space vector modulation inverter. In addition, a conventional PI speed controller is used to generate the torque reference signal. Using the fifth order model of the three-phase induction machines in a stationary two axes reference frame, a nonlinear stator flux observer is developed in order to estimate the rotor speed, rotor and stator resistances simultaneously. The stability of this observer is proved by Lyapunov theory. It is shown that if the persistancy of excitation condition is satisfied, the estimated quantities converge to their real values. The effectiveness of the proposed control scheme is verified by computer simulation and experimental results.     

Implementation of a closed loop sliding mode observer for speed sensorless control of an indirect field oriented induction motor drives

A new sliding mode flux and speed observer is proposed for indirect field oriented induction motor drive system. The error between the actual and observed currents converges to zero, which guarantees the accuracy of the flux observer. The rotor speed and the rotor time constant are estimated based on the estimated stator currents and rotor flux. The estimated rotor time constant is used in slip calculation and observer structures. The estimated speed is used as feedback to the speed regulation. Simulation and experimental results of the speed control verify the validity of the proposed speed estimation algorithm.